Laminaty
Laminaty – rodzaj kompozytów: tworzywa powstające z połączenia dwóch materiałów o różnych właściwościach mechanicznych, fizycznych i technologicznych, w których składnik wzmacniający (tzw. zbrojenie) jest układany w postaci warstw (łac. lamina – cienka blaszka, płytka – stąd nazwa laminatów), między którymi znajduje się wypełnienie, pełniące rolę lepiszcza.
Warstwy wzmocnienia mogą być w postaci włókien ciągłych ułożonych jednokierunkowo (tzw. rovingu), tkanin lub mat z włókna ciętego. Laminat, ze względu na swoją strukturę, ma dobrą wytrzymałość w kierunku włókien, ale bardzo słabą wytrzymałość w kierunku prostopadłym do warstw.
Typowym naturalnym laminatem jest drewno, w którym wytrzymałe i sprężyste, choć wiotkie włókna celulozowe są spajane w sztywne i odporne tworzywo przez tzw. ligninę (drzewnik) o wiele mniej wytrzymałą mechanicznie od celulozy.
Z całą pewnością w najbliższym czasie można spodziewać się dalszego rozwoju technologii kompozytowych, zwłaszcza ze względu na oczekiwane opracowanie technologii taniej produkcji nanorurek węglowych (o potencjalnie rewelacyjnych właściwościach jako włókien konstrukcyjnych) i wielokrotnie wytrzymalszych od kevlaru włókien syntetycznych.
Właściwości konstrukcyjne laminatów
Szczególną cechą laminatów jest anizotropowość mechaniczna; wytrzymałość i sztywność laminatu jest bezpośrednio zależna od uformowania i kierunku ułożenia włókien konstrukcyjnych. Uwzględniające tę właściwość konstrukcje z laminatów są na ogół o wiele lżejsze i wytrzymalsze od większości konstrukcji z materiałów jednorodnych.
W analizie pracy takiego niejednorodnego tworzywa jak żelbet można przyjąć wystarczająco dokładne założenie, że stalowe zbrojenie przenosi wyłącznie siły rozciągające, a beton – wyłącznie ściskające, i zgodnie z nim na podstawie przewidywanych obciążeń optymalnie zaprojektować żelazobetonowy element. W wypadku przeważającej większości tworzyw kompozytowych tak uproszczona analiza nie jest możliwa.
Zakłada się, że włókna konstrukcyjne przenoszą zdecydowaną większość naprężeń zarówno ściskających jak i rozciągających, natomiast substancja łącząca przenosi prawie wyłącznie siły ścinające, zapewniając współpracę włókien jako "klej" czy "łącznik", którego rzeczywistą wytrzymałość bardzo trudno określić. Zgodne z powyższymi założeniami jest – bardzo ważne w praktyce – zjawisko znacznego (nieliniowego) spadku wytrzymałości laminatu zarówno przy nadmiarze, jak i niedoborze substancji łączącej. Trudności w analizie rzeczywistych warunków współpracy włókien konstrukcyjnych powodują że w projektowaniu kompozytów stosuje się do dziś raczej metody empiryczne niż ścisłe, a przewidywania teoretyczne dotyczące wytrzymałości kompozytów bardzo często okazują się błędne.
Laminaty poliestrowo-szklane (PS)
Powstają z wykorzystaniem żywic poliestrowych zbrojonych matą lub tkaniną z włókien szklanych. Popularność laminatów poliestrowo-szklanych (PS) doprowadziła do szybkiego opracowania podstawowych zasad wykorzystania ich właściwości (głównie jako "samonośnych" skorup o zmiennej grubości zależnej od koncentracji naprężeń, na szczątkowym, usztywniającym szkielecie) ale także intensywnego poszukiwania materiałów o jeszcze lepszych właściwościach, pozbawionych wad PS (głównie małej odporności na zmęczenie mechaniczne i wpływy atmosferyczne, a także skłonności do delaminacji).
Laminaty epoksydowe (ES)
O wiele lepszym materiałem niż poliestry okazały się żywice epoksydowe (laminat ES), jednak z powodu dużo wyższej ceny i problemów technologicznych (lepkość, problemy z kontrolą szybkości i jakości utwardzania) do dziś nie są używane w masowej produkcji wyrobów laminatowych. Wyjątkiem są konstrukcje szybowcowe, w których wymagana jest większa wytrzymałość możliwa do uzyskania tylko przy użyciu kompozytów (ES).
Laminaty epoksydowo-węglowe
Przy ich produkcji zastosowano inne niż szklane włókna konstrukcyjne, są to włókna węglowe (tzw. carbon). Odznaczają się niezwykle korzystnym stosunkiem wagi do wytrzymałości i wyjątkowo dużą sztywnością, są jednak stosunkowo mało odporne na uderzenia i dynamiczne obciążenia.
Tej wady nie mają nieco mniej sztywne laminaty kevlarowo-epoksydowe, przy ich produkcji zastosowano włókna aramidowe (tzw. kevlar).W praktyce stosuje się łączenie tych dwóch rodzajów laminatu, zwłaszcza w konstrukcjach tzw. przekładkowych ("sandwich"). Tkaniny węglowe i aramidowe są bardzo drogie, dlatego w mniej odpowiedzialnych miejscach takich superkonstrukcji w dalszym ciągu można spotkać laminaty ES.
żródło: wikipedia.pl